Аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскнк Социалнстическнк Республик(51)М. Кл,3 с присоединением заявки йо Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(7 ) Заявитель 54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к импульсной технике и, в частности, к аналого-цифровым преобразователям спромежуточным преобразованием в длительность импульсов с последующим под счетом.Известен аналого-цифровой преобразователь АЦП), в котором запускаемыйгенератор пилообразного сигнала соединен через компаратор и триггер с логическим элементом И, пропускающимимпульсы с выхода генератора импульсов на счетный вход счетчика, на выходах которого образуется код результата преобразования 1-. 5Недостатком этого АЦП являетсянизкая точность преобразования из-завлияния. нелинейности начального уча-стия выходного сигнала запускаемого генератора. 20Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор пилообразного сигнала, первый и второйкомпараторы, генератор импульсов,счетчик, источник опорного напряжения, триггер, первый элемент И, элемент ИЛИ и блок управления, при этомвход генератора пилообразного сигнала соединен с первьвю выходом блокауправлениявыход источника опорного 30 напряжения соединен с неинвертирующим входом первого компаратора, инвертирующий вход второго компаратора соединен с шиной входного сигнала,счетный вход счетчика через первыйэлемент И соединен с выходом генератара импульсов который входом сброса соединен со вторым выходам блокауправления, со входом гашения счетчика и с первым входом элемента ИЛИ,выходом соединенного с нулевым входомтриггера, выход которого соединен совторым входом первого элемента И и,входы обоих компараторов соединеныс выходом генератора пилообразногосигнала, запускающий вход генератора1 импульсов соединен .с первым выходомблока управления, а второй триггерслужит триггером знака преобразующего сигнала 2),В этом АЦП устранен недостаток, при-сущий ранее указанному преобразователю путем использования второгокомпаратора. Однако и в нем точностьпреобразования недостаточна из-заотрицательного влияния теплового эффекта, присущего быстродействующиманалоговым компараторам дифференци,ального типа, которые являются наиболее распространенными среди ин-.тегральных компараторов и в технике.аналого-циФрового преобразования.При работе АЦП на входе компараторанеизбежно присутствует значительныйдифференциальный сигнал, вызывающийразогрев одного из входных, его тран"зисторов и соответствующее изменениеостаточного входного напряжения компаратора. Это приводит к потере номинальной чувствительности компаратора, к дополнительной ошибке привыполнении преобразования, величинукоторой не удается учесть, так каквремя воздействия дифференциальногосигнала зависит от величины неизвестного входного сигнала, т.е. являетсяслучайным,Цель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигатеся тем,что в аналогоифровой преобразователь, содержащий генератор: пилообразного сигнала, первый вход которогосоединен с первым выходом блока управления при этом выход источника опорного напряжения соединен с первым 25входом первого компаратора, а первыйвход второго компаратора соединен сшиной входного сигнала, причем счетный вход счетчика через первый элеменИ соединен с выходом генератора импульсносов, который входом сброса соединенсо в.торым выходом блока управления,со входом гашения счетчика и спервымивходом элемента ИЛИ, выходом соединенного с нулевым входом триггера, З 5выход которого соединен со вторымвходом первого элемента И и со входомблока управления, в него введенытретий компаратор, первый и второйаналоговые, переключатели,. блок сме"щения аналогового сигнала, превый и 4 Овторой одновибраторыпервый и второй Формирователи имйульсов и второйи третий элементы И, причЕм выходгенератора. пилообразного сигнала соединен с первыми входами первого и 45второго аналоговых переключателейи через блок смещения аналогового сигнала - с первым входом третьего, ком"паратора, второй вход которого соединен, с первым входом второго компа- щратора и со вторь 1 м входом второгоаналогового переключателя, а его выход,соединен. со входом первого одно"вибратора, выходом, соединенного стрврьим входом второго аналогового перекФпочателя, с первым входом второгоэлемента И и через первый Формирователь импульсов - со вторым входомэтого элемента И, третьим входом ивыходом соединенного соответственнос выходом чторого компаратора и со 60вторым входом элемента ИЛИ, при этомпарный выход блока управления соединен через второй однонибратор со вторым входом первого аналогового пере,ключателя, с первым входом третьего 65 элемента И и через второй формирователь импульсов - со вторым входомэтого элемента И, третьим входом соединенного с выходом первого кокпара-,тора и выходом - с запускающим входомгенератора импульсов и с единичнымвходом триггера, при этом второй входпервого компаратора соединен с выходом первого аналогового переключателя,третьим входом соединенного с выходом источника опорного напряжения, анторой вход второго компаратора соединен с выходом второго аналоговогопереключателяНа Фиг. 1 представлена структурнаясхема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграммаработы преобразователя,Устройство содержит генератор 1 пилообразного сигнала, первый и второйкомпараторы 2 и 3, генератор 4 импуль"сов, счетчик 5, источник б опорногонапряжения, триггер 7, первый элементИ 8,элемент ИЛИ 9,блок 10 управления,шину входного сигнала 11,третий компаратор 12, первый и второй аналоговыепереключатели 13 и 14, блок 15 смещения аналогового сигнала, первый ивторой одновибраторы 16 и 17, первыйи второй формирователи 18 и 19 импульсов, второй и третий элементы И 20и 21, интерфейсные шины 22 управленияи выходные информационные шины 23.На фиг. 2 даны следующие обозначения:24 - выходной сигнал генератора 1,25 - выходной сигнал блока 15, 26сигнал на шине входного сигнала,27 - импульс начала преобразования,28 - импульс запуска генератора 1,29 в . выходной сигнал второго одновибратора 17, 30 - выходной сигнал первого переключателя 13, 31 - выходнойсигнал второго Формирователя 19, 32выходной сигнал первого компаратора 233 - выходной сигнал триггера 7,34 - выходные импульсы первого элемента И 8, 35; - выходной сигнал третьегокомпаратора 12, 36 - выходной сигналпервого .одновибратора 16, 37 - выходной сигнал второго переключателя14, 38 - выходной сигнал первого Фор,мирователя 1839 - выходной сигналвторого компаратора 3, 40 в , импульсокончания преобразования на выходешины 22 блока 10.Устройство работает следующимобразом,При поступлении внешнего импульса27 начала преобразования на входшины 22 блока,10 управления последний вырабатывает сигнал исходногосостояния, поступающий на вход сброса генератора 4, на вход гашениясчетчика 5 и на нулевой вход триггера 7 через элемент 9, Затеи блок 10вырабатывает импульс 28, по которому генератор 1 формирует пилообразный сигнал 24. Этот сигнал проходитчерез переключатель 13 на вход компа 790295Формула изобретенияАналого-цифровой преобразователь,содержащий генератор пилообразногосигнала, первый вход которого соединен с первымвыходом блока управления,при этом выход источника опорного напряжения,соединен с первым входомпервого компаратора, а первый входвторого компаратора соединен с шинойВходного сигнала, причем счетный вход .счетчика через первый элемент И соеди-нен с выходом генератора импульсов,который входом сброса соединен совторым выходом блока управления, сбвходом гашения счетчика и с первымвходом элемента ИЛИ, выходом соединенного с нулевым входом триггера, вы-ход которого соединен со вторым входом первого элемента И и со входомблока управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности преобразования, в него вверены третий компаратор, первый ивторой аналоговые переключатели, блоксмещения аналогового сигнала, первый и второй одновибраторы, первый ивторой формирователи импульсов и второй и третий элементы И причем выходгенераторапилообразного сигнала соединен с первыми входами первого ивторого аналоговых переключателей ичерез блок смещения аналогового сигнала - с первым входом третьего комчаратора, второй вход которого соединен с,первым входом второго компарауора и со вторым входом 1 второго аналогового переключателя, а его выходсоединен со входом первого одновибратора, выходом соединенного с третьим входом второго аналогового переключателя,с Первым входом второгоэлемента И и через первый формирователь импульсов - со вторьм входом,с выходом второго компаратора и совторым входом элемента ИЛИ, при этомпервый выход блока управления соединен через второй одновибраторсо вторым входом первого аналогового переключателя, с первым входом третьегоэлемента И и через второй формирова"тель импульсов - со вторым входомэтого элемента И, третьим входомсоединенного с выходом первого кОм,паоатора и выходом - с запускающимвходом генератора импульсов и с единичным входом триггера, при этом вто-.рой вход первого компаратора соединен.с выходом первого аналогового переключателя, третьим входом соединенногос выходом источника опорного напряжения, а второй вход второго компаратора соединен с вь 1 ходом второго аналогового переключателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гитис Э,И. Преобразователиинформации для,электронных цифровых ратора 2, так как импульс 28 запускает также н одновибратор 17, по сигналу которого переключатель 13 отсоединяет инвертирующий вход компаратора 2 от выхода источника б опорного напряжения и подключает его к выходу генератора 1. Компаратор 2 вырабатывает сигналы 32 при превышении сигналом 24 уровня опорного напряжения. Выбросы в сигнале 30 от переходных процессов в переключателе 13 могут вызвать ложное 0 срабатывание компаратора 2 (первый импульс 32), Поэтому с помощью формирователя 19, вырабатывающего сиг.нал 31 стробирования, и элемента 21 это ложное срабатывание запрещается,. 15 Запуск генератора 4 импульсов и триггера 7 осуществляется только от второго импульса сигналов 32,после чего начинается подсчет импульсов в счетчике 5, Окончание подсчета, импульсов 20 осуществляется при помощи компаратора 3. При этом включение его в режим сравнения сигналов 24 и 26 происходит с помощью переключателя 14, одновибратбра 16 и компаратора 12, 25 Компаратор непрерывно сравнивает сигналы 26 и 25, последний из которых сформирован из сигнала 24 с помощью блока 15, и с момента.их равенства вырабатывает сигнал 35. Этот сигнал запускает одновибратор 16, выходным сигналом 36 от которого управляется переключатель 14,отсоединяющий неинвертирующий вход компаратора 3 от шины 11 и подключающий его к выходу генератора 1 пилообразного сигнала.Исключение влияния выбросов сигнала 37 на работу преобразователя осуществляется так же,как и для сигнала 30, но с помощью формирователя 18 и элемента 20 сигналы 38,39 .По выходному 40 сигналу элемента И 20 триггер 7 уста,навливается в нулевое состояние, подсчет импульсов в счетчике 5 заканчивается, и блок 10 управления вырабатывает импульс окончания преобразования,45 по которому с выходных шин 23 снимается результат преобразования.Таким образом, компараторы 2 и 3, определяющие точность преобразоваййя входного аналогового сигнала в код, включаются в режим сравнения сигналов 26 и 24 только на короткие интервалывремени в соответствии с сигналами 29 и 36. Остальное время их инверти,руквчий и неинвертирующий входы эакорочены и дифференциальные входные сигналы отсутствуют. Такое управление функционированием преобразователя позволяет обеспечивать режим основных измерительных компараторов 2 и 3 практически без наличия значительного Щ дифференциального сигнала, вызывающего потерю чувствительности от теплового дифференциального эффекта, и тем самым повысить точность преобразования. 65790295. Составитель Л. БеляеваТехред С.Мигунова Корректор Е. Редак т арасю Тираж 995осударстэенного лам изобретений Москва, Ж, Раушс ак филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 073/65ВНИИПИпо113035,Подписное омитета СССР открытий кая наб., д. 4/5